• Journal of Biosystems Engineering
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• 제43권3호
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• pp.229-236
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• 2018

Purpose: Makgeolli is a traditional alcoholic beverage made from rice with a fermentation starter called "nuruk." The concentration of alcohol in makgeolli depends on the temperature of the fermentation tank. It is important to monitor the alcohol concentration to manage the makgeolli production process. Methods: Data were collected from 84 makgeolli fermentation tanks over a year period. Independent variables included the temperatures of the tanks and the room where the tanks were located, as well as the quantity, acidity, and water concentration of the source. Software for the multilayer perceptron model (MLP) was written in Python using the Scikit-learn library. Results: Many models were created for which the optimization converged within 100 iterations, and their coefficients of determination $R^2$ were considerably high. The coefficient of determination $R^2$ of the best model with the training set and the test set were 0.94 and 0.93, respectively. The fact that the difference between them was very small indicated that the model was not overfitted. The maximum and minimum error was approximately 2% and the total MSE was 0.078%. Conclusions: The MLP model could help predict the alcohol concentration and to control the production process of makgeolli. In future research, the optimization of the production process will be studied based on the model.

• 한국자원리싸이클링학회:학술대회논문집
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• 한국자원리싸이클링학회 2001년도 정기총회 특별강연 및 춘계학술연구발표회(2)
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• pp.121-125
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• 2001

For the probiotic feed production, aerobic liquid fermentation of pulverized food wastes was attempted with a yeast Kluyveromyces marxianus. After grinding finely, optimal fermentation conditions of the substrate was investigated by shaking culture. The most active growth of the yeast was shown at solid content of 10%. The proper addition of urea(0.5g/l), o-phosphate(0.4g/l), molasses(4g/l), and yeast extract (1g/1) increased cell growth rate and viable cell count. For optimizing, the nutrients were all added to substrate and fermentation was carried in 2 litre jar fermenter. For the stimulation of hydrolyzing enzyme excretion, mixed culture with Aspersillus oryzae was also conducted. In 12 hours of fermentation, viable cell count of the yeast Kluyveromyces marxianus amounted to the number of 1.4 $\times$10$^{10}$ /1 in the culture medium.

• 한국식품영양과학회지
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• 제30권3호
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• pp.460-465
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• 2001

농축사과주스의 효율적 활용을 위하여 반응표면분석으로 사과식초 발효조건을 알콜발효 및 초산발효 2단계로 구분하여 최적화 및 모니터링하였다. 알콜발효에서 최대 알콜함량을 나타내는 조건은 초기당도 $18.56\;^{\circ}Brix$, 교반속도 61.99 rpm 및 발효시간 67.32 hr으로 나타났으며, 초산발효에서 총산이 최대치를 나타내는 조건은 교반속도 201.53 rpm, 발효시간 179.42 hr으로 나타났다. 예측된 알콜발효 및 초산발효 최적 조건으로 발효를 행한 결과 총산 7.8%의 사고식초를 생산할 수 있었다. 알콜발효 과정에서 malic acid 함량이 가장 높았으며, 시간이 경과됨에 따라 lactic acid가 증가하였다. 초산발효 과정에서는 acetic acid가 급격히 증가하였으며, malic acid 함량은 거의 변화가 없었다.

• KSBB Journal
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• 제5권1호
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• pp.25-35
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• 1990

In the Xanthan gum fermentation by Xanthomonas campestris there are problems of the large energy consumption by long fermentation time, the mass transfer of oxygen and nutrients by high viscous fermentation broth. In this study, the media optimization and the fed batch fermentation were carried out to decrease fermentation time and increase Xanthan gum yield. The $O_2$ uptake rate (OUR) and $CO_2$ evolution rate(CER) which were obtained from the analysis of fermentation exit gas using a gas chromatograph were investigated. As a result, the fermentation time decreased at optimal assimilable nitrogen concentration but increased at poor or rich assimilable nitrogen concentration, the Xanthan gum biosynthesis was stimulated under the limited condition of assimilable nitrogen source and the optimum fermentation medium was obtained as follow; Glucose=30g / l, Peptone=8.0g / l, $K_2HPO_4=2.0g/l$, $MgS0_47H_2O=10g/l$, Sodium acetate=20g/l, Sodium pyruvate=0.5g/1. As the agitation speed and nitrogen concentration increased, the $O_2$ uptake rate and $CO_2$ evolution rate increased. The OUR and CER were 37.3mmol $O_2/\;l$ hr and 20.2 mmol $CO_2/\;L$ hr at peptone 11g / l and agitation speed 990RPM, respectively. In fed batch fermentation, the final concentration of Xanthan gum was enhanced up to 29g / l.

• 생명과학회지
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• 제18권4호
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• pp.556-564
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• 2008

인삼의 다양한 식품소재개발을 위하여 반응표면분석법을 이용한 홍삼주의 최적발효조건을 모니터링하였다. 중심합성 계획법에 의하여 독립변수로서 발효온도, 발효기간 및 초기 pH를 설정하여 종속변수 홍삼주의 이화학적 특성과 유효성분에 대한 영향을 조사하였다. 홍삼주의 알코올 함량과 총당 함량은 발효온도와 발효기간에 영향을 많이 받고 있는 것으로 나타났으며, 조사포닌 함량은 발효기간에 많은 영향을 받고 있는 것으로 나타났다. 발효 후의 pH는 초기 pH에 많은 영향을 받고 있는 것으로 나타났다. 홍삼주의 유효성분인 Ginsenoside 함량을 조사한 결과 주로 발효온도보다는 발효기간 및 초기 pH에 의해 영향을 받고 있는 것으로 조사되었으며, 발효기간이 길고 초기 pH가 높을수록 함량이 증가하는 것으로 나타났다. 홍삼주의 이화학적 특성과 유효성분 함량에 대하여 superimposed counter map으로 최적 조건을 예측한 결과 발효온도 $21{\sim}27^{\circ}C$, 발효기간은 $15{\sim}20$일, 초기 pH의 경우 $4.6{\sim}5.2$로 각각 예측되었다.

• 과학과기술
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• 제22권7호통권242호
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• pp.80-83
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• 1989

• 생명과학회지
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• 제16권6호
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• pp.938-941
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• 2006

Continuous fermentation process for the production of soluble glucan using mutant Agrobacterium sp. ATCC31750 has been developed in this research. When the concentration of soluble glucan was higher than 6 g/l, the viscosity of the fermented broth was too high and it needs complex separation process to separate from culture broth. Mathematical models which describe the cell growth and glucan production was developed and they kinetic parameters were estimated with experimental data. They are used for the optimization of continuous fermentation process and calculate optimal dilution rate for easy separation of glucan 4 g/l. With continuous fermentation, glucan production rate was increased 1.8 times more than that with batch fermentation.

• 생명과학회지
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• 제30권6호
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• pp.522-531
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• 2020

본 연구는 반응표면분석법을 이용하여 L(+)형 젖산 생산향상을 위한 배지조성을 확립하기 위해 수행되었다. L(+)형 젖산을 선택적으로 고생산하는 것으로 알려진 9종의 Lactobacillus paracasei 균주를 전국에서 수집한 김치 시료로부터 선별하였으며, 젖산 생산량과 glucose로부터의 전환률 분석을 통하여 젖산 생산 배지 최적화를 수행하기 위한 균주로 SRCM201474를 선발하였다. 선택된 11개의 배지 조성 중 젖산 생산에 가장 큰 영향을 미치는 요인을 분석하기 위한 방법으로 Plack-Burman design (PBD)을 설계하였으며, 통계분석을 통해 탄소원으로는 glucose, sucrose, molasses, 질소원으로는 peptone을 최종 선정하였다. 젖산 생산 배지 최적화를 위한 각 변수들의 농도 최적화를 수행하기 위한 방법으로 반응표면분석법 중 적은 실험수로도 최적값을 산출할 수 있는 hybrid design 설계 하였다. 실험 모델에 의한 L. paracasei SRCM201474 균주를 이용한 젖산 생산배지 조성과 최적 농도는 glucose 15.48 g/l, sucrose 16.73 g/l, molasses 39.09 g/l, peptone 34.91 g/l로 나타났으며, 이때의 젖산 생산량은 33.38 g/l로 예측되었다. ANOVA 분석을 통해 가정된 실험 모델의 적합성과 유의성을 확인하였으며, 최종적으로 분석된 최적배지에서의 반복실험을 통한 젖산 생산량을 측정하여 모델에 의해 예측된 젖산생산량과 동일함을 검증하였다. 본 연구를 통해 L(+)형 젖산을 선택적으로 고생산하는 균주를 선발하였으며, 배지 최적화를 수행하여 생분해성 플라스틱 생산을 위한 산업적 젖산 생산에 적용할 수 있는 연구자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 생명과학회지
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• 제31권8호
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• pp.761-770
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• 2021

본 연구에서는 반응표면분석법을 이용하여 전통발효식품인 막걸리로부터 분리한 Bacillus amyloliquefaciens SRCM115785 균주에 대하여 protease 생산량을 증가시키기 위한 배지의 최적 농도를 확립하고자 하였다. 선정한 11개의 배지 성분 중 각 성분이 protease 생산에 미치는 영향에 대한 분석을 위해 Plackett-Burman design (PBD)를 설계하여 통계분석한 결과 glucose, yeast extract, beef extract를 protease 생산 향상을 위한 요인으로 최종 선별하였다. 선별된 3개의 성분에 대해 protease 생산을 위한 각 성분별 최적 농도를 결정하기 위해 central composite design (CCD)분석을 설계하여 protease 최대 생산을 위한 각 배지조성별 농도는 glucose 6.75 g/l, yeast extract 12.42 g/l, beef extract 17.48 g/l로 예측되었다. ANOVA 분석을 통해 실험모델의 적합성을 증명하였고, 설계한 최적배지에서 반복실험을 진행하여 protease 생산량을 측정한 결과 예측값과 매우 유사한 값을 나타냄을 확인하였다. 최종적으로 일반 배지에 비해 137% 환이 증가하였으며, 추가로 정량 분석 결과 기존 25.72 U/ml 대비 59.28 U/ml로 230.47% 증가함을 확인하였다. 본 연구를 통해 protease 생산량 증가를 위한 배지 성분의 최적화를 확립하였고, 이를 바탕으로 산업용 효소로서 protease의 효율적인 활용방안에 대한 기초자료로서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제15권4호
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• pp.787-791
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• 2005

Mutation and its pilot-scale fermentation were conducted for the production of teicoplanin from Actinoplanes teichomyceticus. The fermentation medium was optimized by replacement and Plackett-Burman experimental design. A maximum production of 1,500 mg/l teicoplanin was obtained by pilot-scale fermentation in an optimized medium containing (g/l): 30 g maltodextrin, 5 g glucose, 5 g yeast extract, 5 g soybean meal, 0.5 g $MgSO_4{\cdot}7H_2O$, 0.1 g NaCl, 0.1 g $CaCl_2{\cdot}2H_2O$, and 50 g Diaion HP-20. The production of teicoplanin was improved 3-fold from the parental strain by mutation, media optimization, and fermentation, and laboratory-scale fermentation was successfully demonstrated in a pilot-scale fermenter for the industrial production of teicoplanin.